Mengapa solusi berlapis diperlukan dalam blockchain: Perbandingan mendalam antara Layer 1 dan Layer 2

Masalah Mendasar yang Dihadapi Blockchain

Ketika teknologi blockchain semakin diterapkan, satu pertanyaan besar muncul di depan: bagaimana menjaga keamanan dan desentralisasi sekaligus mampu memproses transaksi dalam jumlah besar? Inilah yang dikenal sebagai “Tiga Dilema Blockchain”—pengembang harus menyeimbangkan antara desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas, sehingga sulit untuk mencapai semuanya secara sempurna sekaligus.

Apa Perbedaan Antara Layer 1 dan Layer 2

Sebelum membahas solusi skalabilitas, harus dipahami perbedaan esensial dari kedua konsep ini.

Layer 1 (Lapisan Pertama) adalah infrastruktur dasar blockchain, seperti Bitcoin dan Ethereum, yang menangani penyelesaian akhir semua transaksi. Blockchain jenis ini memiliki mekanisme konsensus lengkap, ketersediaan data, dan lingkungan eksekusi, dan merupakan “rantai utama” dari ekosistem.

Layer 2 (Lapisan Kedua) adalah solusi pengembangan yang dibangun di atas rantai utama. Layer 2 memindahkan sebagian proses transaksi ke luar rantai atau sidechain, lalu hasilnya dikirim kembali ke rantai utama. Perbedaan utama keduanya adalah: Layer 1 memodifikasi protokol dasar, sedangkan Layer 2 mempercepat transaksi melalui saluran terpisah.

Bagaimana Solusi Skalabilitas Layer 1 Bekerja

Teknologi sharding (Sharding)

Sharding membagi seluruh status blockchain menjadi beberapa bagian kecil, yang disebut “shard”. Berbeda dengan pemrosesan transaksi secara berurutan, setiap shard dapat memproses transaksi secara paralel, sehingga meningkatkan throughput jaringan secara signifikan.

Contohnya, Zilliqa menggunakan skema “transaction sharding”, mengelompokkan transaksi dan memverifikasi secara paralel oleh shard berbeda. Setiap shard tetap dapat berkomunikasi satu sama lain melalui protokol lintas shard untuk bertukar alamat, saldo, dan status.

Optimisasi mekanisme konsensus

Berpindah dari proof-of-work (PoW) ke proof-of-stake (PoS) adalah langkah penting lainnya. PoS tidak memerlukan penambang melakukan perhitungan berat, melainkan membiarkan pemilik token mengunci token mereka sebagai validator untuk memverifikasi blok. Ini secara drastis mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan kapasitas transaksi per detik (TPS).

Upgrade Ethereum adalah contoh utama—dari PoW ke PoS, targetnya adalah mencapai 100.000 TPS, sementara saat ini mainnet hanya mampu sekitar 30 TPS.

Segregated Witness (SegWit)

Solusi SegWit di Bitcoin mengambil pendekatan berbeda: memisahkan data tanda tangan transaksi dari data transaksi utama. Karena tanda tangan digital memakan sekitar 65% dari volume transaksi, pemisahan ini dapat mengurangi ukuran transaksi hingga seperempatnya, sehingga lebih banyak transaksi dapat muat dalam satu blok dengan ukuran yang sama.

Keunggulan SegWit adalah kompatibilitas mundur—node yang sudah diperbarui dan yang belum dapat berkomunikasi normal, memastikan transisi yang mulus.

Keunggulan Solusi Layer 1

• Tanpa rantai tambahan: tidak bergantung pada sidechain atau struktur lain, cukup modifikasi protokol dasar untuk meningkatkan kapasitas
• Solusi fundamental: memperbaiki skalabilitas dari sumbernya melalui peningkatan algoritma konsensus, penambahan ukuran blok, atau percepatan pembuatan blok
• Efek jangka panjang: dibandingkan solusi sementara, peningkatan Layer 1 bersifat permanen
• Menjaga desentralisasi: melalui proses upgrade terbuka, memastikan jaringan dikendalikan oleh komunitas pengguna, bukan oleh segelintir entitas
• Biaya transaksi lebih rendah: setelah kemacetan jaringan berkurang, pengguna tidak perlu bersaing untuk mendapatkan ruang blok

Kendala Solusi Layer 1

• Pendapatan penambang/validator menurun: transisi dari PoW ke PoS dapat menyebabkan penghasilan beberapa partisipan berkurang, mempengaruhi partisipasi
• Batas penyimpanan dan bandwidth node: keterbatasan perangkat keras node tunggal membatasi performa jaringan secara keseluruhan
• Masalah kemacetan transaksi: seiring peningkatan TPS, volume data yang dikirimkan meningkat, berpotensi menciptakan bottleneck baru
• Kompleksitas transaksi lintas shard: koordinasi transaksi antar shard masih dalam pengembangan, dengan latensi yang meningkat saat komunikasi lintas shard

Bagaimana Solusi Skalabilitas Layer 2 Bekerja

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups menjalankan transaksi dan kontrak pintar di luar rantai, lalu menulis data transaksi kembali ke rantai utama. Solusi ini mengadopsi asumsi “optimis”—menganggap semua transaksi valid kecuali ada keberatan.

Arbitrum adalah contoh utama. Ia meningkatkan throughput dan menurunkan biaya di Ethereum mainnet, sambil mempertahankan keamanan Ethereum. Arbitrum memperkenalkan token tata kelola ARB dan beralih ke struktur organisasi otonom terdesentralisasi (DAO).

Optimism juga menggunakan teknologi optimistic rollup, memperluas ekosistem Ethereum. Saat ini, ada 97 protokol di atasnya, termasuk Synthetix, Uniswap, dan Velodrome, dengan total nilai terkunci lebih dari 5 miliar dolar. Pengguna cukup menambahkan jaringan Optimism di MetaMask dan meng-bridge ETH serta aset lain ke layer dua.

State Channels

State channels memungkinkan pihak-pihak melakukan banyak transaksi di luar rantai tanpa harus mengumumkannya ke jaringan setiap saat. Dengan mengurangi jumlah transaksi di on-chain, throughput dan efisiensi biaya meningkat secara signifikan.

Lightning Network adalah implementasi state channel paling sukses di ekosistem Bitcoin. Ia memungkinkan pengguna melakukan pembayaran mikro dan transfer secara cepat di luar rantai, dengan biaya rendah dan konfirmasi cepat. Lightning Network juga jauh lebih hemat energi dibandingkan mainnet Bitcoin, sesuai dengan tren energi hijau modern.

Dalam praktiknya, Nostr (jejaring sosial terdesentralisasi) menggunakan Lightning untuk mengirim dan menerima tip kecil; Strike mendukung transfer lintas negara cepat dan murah melalui Lightning; dan OpenNode memudahkan pedagang menerima pembayaran Bitcoin dan langsung menyelesaikan transaksi.

Sidechains

Sidechain adalah blockchain independen yang terhubung ke rantai utama melalui mekanisme dua arah. Mereka memiliki mekanisme konsensus sendiri dan dapat dioptimalkan untuk jenis transaksi tertentu, meningkatkan efisiensi dan menurunkan biaya.

Sidechain tidak menjamin keamanan penuh seperti rantai utama, sehingga pengguna harus percaya pada node dan proses konsensus sidechain itu sendiri. Namun, desain ini memberi pengembang lebih banyak kebebasan—misalnya, menguji fitur baru tanpa mengganggu stabilitas utama.

Polygon PoS, Skale, dan RSK adalah solusi sidechain terkenal. Polygon bertujuan membangun “internet blockchain” yang memungkinkan pengembang dengan cepat meng-deploy chain yang kompatibel dengan Ethereum. Polygon sebelumnya bernama Matic Network, menegaskan posisinya sebagai infrastruktur skalabilitas multi-chain. Data menunjukkan, total nilai terkunci di ekosistem DeFi Polygon sekitar 1,3 miliar dolar, mendukung protokol utama seperti Compound dan Aave.

Keunggulan Solusi Layer 2

• Kecepatan transaksi tinggi: pemrosesan di luar rantai secara besar-besaran mempercepat konfirmasi
• Biaya rendah: mengurangi operasi di on-chain, menurunkan biaya pengguna
• Keamanan tetap terjaga: melalui settlement rutin dengan Layer 1, memastikan finalitas transaksi
• Fleksibilitas aplikasi: berbagai solusi Layer 2 dapat dioptimalkan untuk berbagai skenario
• Implementasi cepat: lebih mudah dan cepat dibandingkan mengubah protokol Layer 1

Tantangan Solusi Layer 2

• Batas transaksi: beberapa protokol Layer 2 mungkin tidak dapat berinteroperasi secara mulus dengan Layer 2 lain atau aplikasi di mainnet, menyebabkan fragmentasi ekosistem
• Dispersi likuiditas: keberadaan banyak Layer 2 dapat membagi likuiditas yang sudah terbatas
• Pengalaman pengguna kompleks: harus mengelola banyak jembatan dan akun, menambah beban pengguna
• Kesulitan akses: struktur berlapis berarti lebih banyak langkah dan akun untuk menghubungkan dan mengelola aset

Implementasi Nyata yang Sudah Berjalan

Bidang Keuangan

Di ekosistem Ethereum, MakerDAO menggunakan kontrak pintar untuk menyediakan stablecoin DAI yang didukung Ether, dengan harga tetap 1 dolar. Lightning Network memungkinkan Bitcoin bertransformasi menjadi uang elektronik peer-to-peer sejati—pengguna dapat melakukan pembayaran mikro, transfer cepat, dan transaksi dalam game, dengan konsumsi energi yang sangat rendah.

Pasar NFT

Ethereum adalah pusat utama transaksi NFT, memungkinkan karya seni, musik, dan konten digital lainnya dipertukarkan melalui token non-fungible. Polygon menurunkan biaya transaksi secara signifikan, membuat perdagangan NFT lebih ramah pengguna biasa.

Ekosistem Game

Pada Juli 2021, Polygon mendirikan Polygon Studios, yang fokus memindahkan game dari Web 2.0 ke Web 3.0. Studio ini menyediakan dukungan pemasaran, pembangunan komunitas, dan sumber daya investasi. Dengan kemampuan skalabilitas Polygon, kecepatan transaksi, latensi jaringan, dan bottleneck throughput game dapat diatasi, meningkatkan efisiensi transaksi NFT secara besar-besaran.

Apa yang Akan Diubah oleh Ethereum 2.0

Upgrade Ethereum (termasuk The Merge yang sudah selesai dan rencana sharding) mewakili kemajuan terbaru dalam optimisasi Layer 1. Setelah upgrade, Ethereum berusaha mencapai sekitar 100.000 TPS, jauh melampaui 30 TPS saat ini.

Namun, ini tidak berarti Layer 2 akan digantikan. Sebaliknya, peran Layer 2 dalam ekosistem Ethereum bisa menjadi semakin penting:

• Upgrade Layer 1 hanya sebagian menyelesaikan masalah skalabilitas
• Layer 2 menawarkan solusi yang lebih baik untuk operasi DeFi kompleks dan interoperabilitas antar protokol
• Kombinasi keduanya dapat memaksimalkan efisiensi seluruh ekosistem

Misalnya, proyek seperti Polygon sedang membangun kerangka kerja kompatibilitas lintas rantai, secara bertahap mengurangi sekat antar Layer 2 yang berbeda.

Perbandingan Langsung Antara Layer 1 dan Layer 2

Rencana Hibrida Masa Depan

Proyek terdepan sudah menyadari bahwa solusi tunggal sulit memenuhi semua skenario secara sempurna. Arah pengembangan ke depan adalah:

• Menggabungkan optimisasi fundamental Layer 1 dan skalabilitas fleksibel Layer 2
• Menggunakan teknologi lintas rantai untuk mengurangi gesekan antar solusi
• Membiarkan pengguna beralih secara fleksibel sesuai kebutuhan di berbagai lapisan

Strategi hibrida ini dapat menjamin keamanan dan desentralisasi sistem sekaligus meningkatkan throughput dan pengalaman pengguna secara signifikan.

Pandangan ke Depan

Perkembangan teknologi skalabilitas blockchain secara langsung memengaruhi adopsi massal mata uang kripto. Dengan kematangan solusi Layer 1 dan Layer 2, ekosistem yang lebih cepat dan murah sedang terbentuk. Aplikasi DeFi, game, pembayaran, dan lainnya akan berkembang pesat.

Ini bukan hanya kemajuan teknologi, tetapi juga langkah penting membawa aset digital dan kontrak pintar ke kehidupan sehari-hari. Bagi yang ingin ikut serta dalam revolusi ini, saat ini adalah waktu terbaik.